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Der neue RP6-ESP

Hier soll der RP6 (genauer der RP6v2-Base) mit einem ESP kombiniert werden.

Hardware

  • RP6v2
  • Bumper-Board der MultiIO, mit zwei Bumpern und zwei Sharp-IR-Abstandssensoren sowie zugehörigem Transistor
  • LED-Platinen der ArduiIO
  • auf der Basis werden zwei BC847 aufgebaut, um die Scheinwerfer über die Status-LEDs der RP6-Base zu schalten; die Blinker werden direkt an die Status-LEDs der RP6-Base angeschlossen. Scheinwerfer Front/Heck innen (lila Kabel, IO2), Scheinwerfer Front/Heck außen (grünes Kabel, IO5), Blinker links (oranges Kabel, IO4) und Blinker rechts (gelbes Kabel, IO1).
  • Die Bumper (ON-L und ON-R) sollen noch an die IO1 (rechts) und IO5 (links) angeschlossen werden. Außerdem der Transistor vor den Sharp-Abstandssensoren auf LIO1 (dort ist auch der rechte vordere Bumper angeschlossen). Und die beiden Sharp-Abstandssensoren kommen auf ADC0 und ADC1.
  • ESP32 mit 4fach-Pegelwandler auf Erweiterung. Der ESP kommuniziert via UART (Rx2/Tx2) mit dem RP6. Die Baudrate beträgt 38.400.
  • Der ESP ist wie folgt angeschlossen: Pin Rx2 (GPIO16) via Pegelwandler auf Tx des RP6; Pin Rx2 (GPIO17) via Pegelwandler auf Tx des RP6. Pin D21 auf ST2 des RP6. Pin D19 via Pegelwandler auf ST1 des RP6.
  • ST1/ST2 des RP6 starten/resetten den RP6: zieht man ST1 auf +5V (HIGH) startet der RP6. Zieht man den ST2 auf GND (LOW) so resettet er.

Firmware RP6

Wie beschrieben kommt im Wesentlichen die Firmware für den RP6-Base von FabianE.'s Remotrol zum Einsatz. Hunzugefügt wurde in der RP6RobotBaseLib.c der Absatz zu den BackBumpers:

//*********NEW***********
// from: nil.at, RP6-Forum

uint8_t getBackBumperLeft(void) 
{ 
   PORTB &= ~SL4;				//Schalte StatusLED4 (liegt auf PortB) ab
   DDRB &= ~SL4; 				//Schalte StatusLED4 auf Eingang
   nop(); 						//warte kurz
   uint8_t tmp = PINB & SL4; 	//Lege den Wert von StatusLED4 auf "tmp"
   if(statusLEDs.LED4) 			//wenn StatusLED4 vorher schon an war
   { 
      DDRB |= SL4; 				//Schalte StatusLED4 auf Ausgang
      PORTB |= SL4; 			//und schalte StatusLED4 wieder an
   } 
   return tmp; 
} 

uint8_t getBackBumperRight(void) 
{ 
   PORTC &= ~SL1; 				//Schalte StatusLED1 (liegt auf PortC) ab
   DDRC &= ~SL1; 				//Schalte StatusLED1 auf Eingang
   nop(); 						//warte kurz
   uint8_t tmp = PINC & SL1; 	//Lege den Wert von StatusLED1 auf "tmp"
   if(statusLEDs.LED1) 			//wenn StatusLED1 vorher schon an war
   { 
      DDRC |= SL1; 				//Schalte StatusLED1 auf Ausgang
      PORTC |= SL1; 			//und schalte StatusLED1 wieder an
   } 
   return tmp; 
}

Entsprechend wurde auch der BUMPERS_stateChanged_DUMMY(void) angepasst und die RP6RobotBaseLib.h.

Software ESP32

Der auf dem ESP32 laufende Code findet sich am Ende dieses Artikels. Die Software des ESP32 ist derzeit grob mit RemoteXY gemacht. RemoteXY liefert ein schönes GUI für das Smartphone, jedoch mit allerlei Einschränkungen (nur gewisse Bausteine; keine Einbindung eines Kamerabildes; bei mehr als fünf Bausteinen wird es mit 12,99 Euro kostenpflichtig!). Der Restliche Code wurde von Fabian geschrieben und verarbeitet die Inputs des GUI aus RemoteXY und stellt entsprechend Befehle für den RP6 zusammen.

Änderungen und Erweiterungen

Einiges mehr soll noch kommen, hier ein paar Ideen/Pläne:

Hardware

  • der ESP32 soll auf eine richtige Erweiterungsplatine, mit Pegelwandler, I2C- und UART-Zugang und USRBUS/XBUS
  • Linienfolgermodul der RP6-MultiIO mit Servo, um es hoch- und herunterzufahren
  • Akku mit Ladeeinheit
  • Ultraschall-Abstandssensor mit Drehturm und Servo
  • evtl. ESP32-CAM mit in den Drehturm
  • evtl. Scheinwerfer mit in den Drehturm
  • Gehäuse
  • OLED-Display
  • IMU-BreakoutBoard

Firmware RP6

Weitere Änderungen sollen sein: Wenn das ACS (Anti-Collision-System) an ist, soll automatisch beim Rückwärtsfahren das vordere ACS de- und das hintere (die beiden IR-Sharp-Sensoren) aktiviert werden; beim Vorwärtsfahren entsprechend das hintere de- und das vordere aktiviert. Bei einer Drehung auf der Stelle sollen beide aktiv sein.

Außerdem soll bei Kurven der jeweilige Blinker blinken und bei Drehungen auf der Stelle sowie bei Zusammenstößen soll der Warnblinker an gehen.

Software ESP32

  • Reset des RP6 (dadurch Stop) nach Verbindungsabbruch
  • Anzeige diverser Sensoren, evtl. auf mehreren Seiten/Reitern
  • Einbindung des Kamerabildes?
  • automatisches ACS, wodurch etwa bei Gefahr automatisch angehalten wird
  • Routinen (Lichtfolger, Abstandhalter, Labyrinth, evtl. auch mit AI-Komponenten wie HIER)

Library für den RP6 mit UART2

Es gibt nun eine Bibliothek RP6_UART2_LIB.h, welche es dem ESP32 ermöglicht, via UART2 mit dem RP6 zu kommunizieren.

Code auf dem ESP32

////////////////////////////////////////////////////////
//            RP6 Master on ESP via UART2             //
////////////////////////////////////////////////////////
/*
   RP6-Base Firmware mostly from FabianE. Remotroll V1.3
   This software runs on an ESP32 and communicates with
   the RP6-Base via UART. The RP6 has to run the
   Remotrol-v1.3-Slave Demo from FabianE.!

   Firmware changes on the RP6-Base Slave:
   [+] added Bumpers left/right at the back to SL4 & SL1, respectively
   [+] added Bumpers back and ADC0/ADC1 to UART-output
   [+] indicators to SL1 & SL4 
   [-] automatic indicators when driving left/right and warning when turning
   [-] switching ACS/Sharps on/off when going forward/backward

   Hardware:
   [-] adding better battery
   [-] adding US-sensor with Servo
   [-] adding IR-Sensors to the back, connected to ADC0/1
   [+] adding lights/indicators
   [-] housing
   [-] line-follower with Servo
   [-] maybe charging circuit (wireless?)
   [-] custom Board for ESP32 with XBUS (+5V, GND, evtl INT&MRESET) und USBUS (ST1/ST2, RX/TX)
       level shifter 3.3V<->5V, IMU (i2c), ADC (i2c), beeper, OLED, 

   Software on the ESP32:
   [+] reads the UI from RemoteXY
   [+] Sends commands for Speed and lights
   [+] Switch for Starting/Stopping the RP6-Base (via IO on ST1 and ST2 pins)
   [+] reading UART from RP6
   [-] sending Info to RemoteXY (Battery, Bumpers, ACS, Speed, Power, Light,... )
   [-] adding some routines (light-follow, line-follow, ...)
   [-] ESP32-Cam
   [-] stop and/or reset RP6 when Connection lost/failed
*/

//////////////////////////////////////////////
//        RP6-UART include library          //
//////////////////////////////////////////////

#include <rp6_uart2_lib.h>

// UART2 defines; default ist RXD2=16, TXD2=17 but you can map it to any pin
#define RXD2 16                   // for second uart; connected via level shifter
#define TXD2 17                   // for second uart; connected via level shifter
// RP6 start and reset defines;
#define startPin 19               // high on ST1 starts the RP6-Base; level shifter recommended
#define resetPin 21               // low on ST2 resets the RP6-Base; no need for a level shifter

//Status LED defines
#define LED_SL1                     1 // Status LED 1 (IO1)  on RP6Base, Bumper back right   & blinker right (yellow)
#define LED_SL2                     2 // Status LED 2 (IO2)  on RP6Base, nothing as input    & light low (purple)
#define LED_SL3                     3 // Status LED 3 (LIO1) on RP6Base, Bumper front right  & IR Back on/off
#define LED_SL4                     4 // Status LED 4 (IO5)  on RP6Base, Bumper back left    & blinker left (orange)
#define LED_SL5                     5 // Status LED 5 (IO4)  on RP6Base, nothing as input    & light high (green)
#define LED_SL6                     6 // Status LED 6 (LIO2) on RP6Base, Bumper front left   & nothing as output

// make a new objekt of the RP6 class
RP6 rp6;

/////////////////////////////////////////////
//           END RP6-UART include          //
/////////////////////////////////////////////


#include <WiFiManager.h>

// Debug defines;
#define DEBUG 1
#ifdef DEBUG ==1
#define debug(x)  Serial.print(x)
#define debugln(x)  Serial.println(x)
#else
#define debug(x)
#define debugln(x)
#endif


//////////////////////////////////////////////
//        RemoteXY include library          //
//////////////////////////////////////////////

// RemoteXY select connection mode and include library
#define REMOTEXY_MODE__ESP32CORE_WIFI
#include <WiFi.h>

#include <RemoteXY.h>

// RemoteXY connection settings
#define REMOTEXY_WIFI_SSID "Anders"
#define REMOTEXY_WIFI_PASSWORD "stopsl.12"
#define REMOTEXY_SERVER_PORT 6377


// RemoteXY configurate
#pragma pack(push, 1)
uint8_t RemoteXY_CONF[] =   // 61 bytes
{ 255, 4, 0, 22, 0, 54, 0, 16, 31, 0, 5, 47, 52, 14, 39, 39, 2, 26, 31, 66,
  1, 11, 41, 7, 16, 2, 26, 67, 5, 29, 4, 43, 6, 2, 26, 21, 3, 131, 11, 16,
  33, 12, 2, 26, 2, 1, 22, 45, 18, 8, 2, 26, 31, 31, 79, 78, 0, 79, 70, 70,
  0
};

// this structure defines all the variables and events of your control interface
struct {

  // input variables
  int8_t joystick_x; // from -100 to 100
  int8_t joystick_y; // from -100 to 100
  uint8_t lights; // =0 if select position A, =1 if position B, =2 if position C, ...
  uint8_t switch_main; // =1 if switch ON and =0 if OFF

  // output variables
  int8_t battery_level; // =0..100 level position
  char text[21];  // string UTF8 end zero

  // other variable
  uint8_t connect_flag;  // =1 if wire connected, else =0

} RemoteXY;
#pragma pack(pop)

/////////////////////////////////////////////
//           END RemoteXY include          //
/////////////////////////////////////////////


// Variables for the GUI
int oldJoystick_x = 0;// Joystick x-Achse
int oldJoystick_y = 0;// Joystick y-Achse
int oldlights = 0;    // Lichtschalter (dreifach: a=0, b=1, c=2)
int oldswitch_main = 0; // Hauptschalter, startet und resettet den RP6-Base (high auf ST1 startet, low auf ST2 resettet)

// handling the GUI
void ui_Handler()
{
  int desSpeedL = 0;
  int desSpeedR = 0;
  int cmd_dir = 0;
  
  if (abs(oldJoystick_x - RemoteXY.joystick_x) > 10 || abs(oldJoystick_y - RemoteXY.joystick_y) > 10) {
    // nur wenn nennenswerte Änderung am Joystick ist; überschreibe dann erst mal die jeweilige Achse:
    if (abs(oldJoystick_x - RemoteXY.joystick_x) > 10) {
      oldJoystick_x = RemoteXY.joystick_x;
    }
    if (abs(oldJoystick_y - RemoteXY.joystick_y) > 10) {
      oldJoystick_y = RemoteXY.joystick_y;
    }
    // dann Richtung definieren
    if (RemoteXY.joystick_x > 10 && abs(RemoteXY.joystick_y) < 10) {
      //Drehung rechts
      cmd_dir = CMD_DIR_TURN_R;
      desSpeedL = RemoteXY.joystick_x;
      desSpeedR = RemoteXY.joystick_x;
      rp6.drive(desSpeedL,desSpeedR,cmd_dir);
    }
    else if (RemoteXY.joystick_x < -10 && abs(RemoteXY.joystick_y) < 10) {
      //Drehung links
      cmd_dir = CMD_DIR_TURN_L;
      desSpeedL = abs(RemoteXY.joystick_x);
      desSpeedR = abs(RemoteXY.joystick_x);
      rp6.drive(desSpeedL,desSpeedR,cmd_dir);
    }
    else if (RemoteXY.joystick_y >= 10) {
      //Vorwärts, evtl. mit Kurve
      cmd_dir = CMD_DIR_FWD;
      desSpeedL = abs(RemoteXY.joystick_y + RemoteXY.joystick_x / 2);
      desSpeedR = abs(RemoteXY.joystick_y - RemoteXY.joystick_x / 2);
      rp6.drive(desSpeedL,desSpeedR,cmd_dir);
    }
    else if (RemoteXY.joystick_y <= -10) {
      //Rückwärts, evtl. mit Kurve
      cmd_dir = CMD_DIR_BWD;
      desSpeedL = abs(RemoteXY.joystick_y - RemoteXY.joystick_x / 2);
      desSpeedR = abs(RemoteXY.joystick_y + RemoteXY.joystick_x / 2);
      rp6.drive(desSpeedL,desSpeedR,cmd_dir);
    }
    else {
      // sonst stoppen!
      rp6.stop();
    }
  }
  if (RemoteXY.lights != oldlights) {
    switch (RemoteXY.lights) {
      case 0:
        rp6.setLED(LED_SL2,false);
        rp6.setLED(LED_SL4,false);
        break;
      case 1:
        if (oldlights == 0){
          rp6.setLED(LED_SL2,true);
        }
        else {
          rp6.setLED(LED_SL4,false);
        }
        break;
      case 2:
        rp6.setLED(LED_SL4, true);
        break;
    }
    oldlights = RemoteXY.lights;
    //sendCommand(CMD_SET_LEDS);
  }
  if (RemoteXY.switch_main != oldswitch_main) {
    oldswitch_main = RemoteXY.switch_main;
    if (RemoteXY.switch_main) { //starte RP6
      rp6.start();
    }
    else { //stoppe RP6
      rp6.reset();
    }
  }
  data2ui();
}

// when new data from RP6 is available, update the UI
void data2ui(){
  DataArray dataRP6 = rp6.getData();
  RemoteXY.battery_level = map(dataRP6.LightL,0,1023,0,100);
}




int status = WL_IDLE_STATUS;                     // the Wifi radio's status


void setup()
{
  Serial.begin(115200);   //serial for PC-Com
  
  RemoteXY_Init ();
  
  WiFiManager wm; // make WiFIManager object
  //wm.resetSettings(); // reset settings probably saved before, only use when it is needed!
  wm.setDebugOutput(false); // no debug output on UART/USB
  bool res;
  res = wm.autoConnect("RP6 Robot"); // open an accesspoint calles MyCamera with no password
  if(!res){
    debugln("failed to connect");
  }
   while (status != WL_CONNECTED) {
    debugln("Attempting to connect to network");
    status = WiFi.status();

    // wait 10 seconds for connection:
    delay(1000);
  }
  debugln("You're connected to the network");
  debugln(WiFi.localIP());
  
  rp6.begin(startPin, resetPin, RXD2, TXD2);

  delay(500);
  rp6.reset();
}


void loop()
{
  RemoteXY_Handler ();
  ui_Handler();
}
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